干貨！共箱式氣體絕緣柜設(shè)計(jì)和制造中的主要問題及解決方案

1、充氣柜的簡介及分類 1.1 充氣柜簡介

中壓金屬封閉開關(guān)設(shè)備有兩種絕緣方式，一種使用空氣絕緣，另一種采用壓縮氣體絕緣。前一種出現(xiàn)較早，用量大，國內(nèi)一般稱作開關(guān)柜，后一種習(xí)慣稱做充氣柜。

所謂充氣柜即將高壓元件（如斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、接地開關(guān)、互感器、母線等等）密封在充有較低壓力的壓縮氣體（如壓縮空氣、SF6、N2等等）的封閉的殼體內(nèi)的一種金屬封閉開關(guān)設(shè)備。

1.2 充氣柜分類

按絕緣方式可分為壓縮空氣式、SF6式、N2式或SF6與N2混合式，其中SF6絕緣方式用得最多。

按配用高壓元件來分可分為負(fù)荷開關(guān)型、負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合電器型、斷路器型。

按殼體材料充氣柜有兩種：一種為鋁筒式；另一為鋼板式。如西門子公司的8DA10/8DB10型為鋁筒式，8DC11型為鋼板式。

2、充氣柜發(fā)展史

繼普通空氣絕緣開關(guān)柜之后，1982年Siemens公司率先開發(fā)出 SF6絕緣斷路器柜。之后各大知名公司相繼推出自己的產(chǎn)品，如ABB的Safe系列（見圖1）、施耐德RM6、ALSTOM的FB系列產(chǎn)品。

圖1 ABB之Safe開關(guān)柜結(jié)構(gòu)圖

1 吊環(huán)；2 帶電顯示器；3 短路接地故障指示器；4 壓力表；5 銘牌；6 模擬線路圖； 7 繼電器；8 熔斷指示；9 掛鎖裝置；10 電纜室；11 RTU安裝室；12 Ronis鎖；13 斷路器操作空；14 負(fù)荷開關(guān)操作孔；15 接地開關(guān)操作孔； 16 隔離開關(guān)操作孔；17 分閘暗鈕；18 合閘按鈕；19 熔斷器室。

3、充氣柜現(xiàn)狀

從國外來看充氣柜發(fā)展相當(dāng)快，制造廠家相當(dāng)多，而且應(yīng)用比較廣泛，已有相當(dāng)多的產(chǎn)品進(jìn)入國內(nèi)；而我國在充氣柜行業(yè)發(fā)展較晚，據(jù)我國高壓開關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，我國2001年的充氣柜產(chǎn)量為零，從2002年開始起步，2002年有兩家制造廠家設(shè)計(jì)、制造了產(chǎn)品并進(jìn)行了產(chǎn)品的型式試驗(yàn)。

4、充氣柜優(yōu)勢(shì)

充氣柜與一般的空氣絕緣柜相比擁有眾多的優(yōu)勢(shì)。首先由于采用性能優(yōu)異的壓縮氣體，大大提高了絕緣性能，壓縮氣體絕緣性能為空氣的2∽3倍，并且隨著電壓等級(jí)的升高，優(yōu)勢(shì)更加明顯。由于此優(yōu)點(diǎn)便于設(shè)計(jì)較小的柜體尺寸，有利于向小型化發(fā)展；其次由于采用性能優(yōu)異的壓縮氣體，有時(shí)還能提高滅弧性能；再次由于采用氣密式結(jié)構(gòu)，應(yīng)此不受外界的環(huán)境（如凝露、污穢、小動(dòng)物及化學(xué)物質(zhì)等等）的影響，可用于惡劣的場所。如2002年德國易北河泛濫，充氣柜部分被淹，卻很快恢復(fù)供電。這充分證明了充氣柜不受惡劣環(huán)境影響的特點(diǎn)。最后由于采用免維護(hù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，大大降低了維修工作，減少了維修的費(fèi)用。

5、對(duì)充氣柜設(shè)計(jì)及制造的要求

對(duì)于充氣柜的制造需要考慮很多方面，其中最重要的是焊接與密封。現(xiàn)列舉如下：

5.1 外殼設(shè)計(jì)及檢驗(yàn)要求

外殼需按《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》和按設(shè)備投產(chǎn)后不能復(fù)查的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造，以確保材料、結(jié)構(gòu)、焊接工藝及檢驗(yàn)等的安全可靠性。

(1) 外殼的設(shè)計(jì)溫度

在額定運(yùn)行條件下外殼可能達(dá)到的最高溫度。戶內(nèi)通常為環(huán)境溫度的上限加上流過額定電流所造成的外殼溫升。戶外還應(yīng)考慮日照和使用地點(diǎn)的環(huán)境條件的影響。

(2) 外殼的設(shè)計(jì)壓力

用來確定外殼厚度的壓力。它至少等于內(nèi)部故障時(shí)氣體釋放前的壓力。

(3) 對(duì)外殼和部件強(qiáng)度，無論是否通過計(jì)算確定，均應(yīng)進(jìn)行規(guī)定的試驗(yàn)。

(4) 對(duì)焊接外殼的焊縫，除無法探傷部位外，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行無損探傷檢查；關(guān)鍵部位焊縫及兩種材料拼焊的焊縫應(yīng)全部進(jìn)行探傷；其它應(yīng)探焊縫長度不少于其對(duì)接焊縫總長度的20%。

5.2 焊接要求

殼體的焊接質(zhì)量要求嚴(yán)格，可采用激光焊或氬弧焊，焊完一點(diǎn)要進(jìn)行檢查。對(duì)焊接外殼的焊縫，除無法探傷部位外，應(yīng)按以下規(guī)定進(jìn)行無損探傷檢查。

(1) 關(guān)鍵部位焊縫以及兩種材料拼焊的焊縫需全部進(jìn)行攤上；

(2) 其它焊縫探傷長度不少與其對(duì)接焊縫總長度的20%。

5.3 密封要求

外殼要求高度密封，對(duì)于動(dòng)靜密封采用相應(yīng)的密封方法，可采用橡膠圈密封。

5.4 聯(lián)鎖與閉鎖

安裝在主回路中的采用確保維修工作的隔離間隙的設(shè)備應(yīng)有閉鎖裝置(例如機(jī)械掛鎖或電氣閉鎖預(yù)防閉合)；接地開關(guān)無重開的危險(xiǎn)；短路關(guān)合能力低于回路額定峰值耐受電流的接地開關(guān)與相連接的隔離開關(guān)聯(lián)鎖；短路關(guān)合能力低于耐受額定峰值電流的開關(guān)或開斷能力低于額定峰值正常電 流的隔離開關(guān)，應(yīng)與相配的斷路器聯(lián)鎖，以防止斷路器處于合閘位置時(shí)開關(guān)或隔離開關(guān)的合閘或分閘；當(dāng)氣體密度降至接近最小運(yùn)行密度是發(fā)出報(bào)警信號(hào)，及可加低氣壓報(bào)警裝置實(shí)現(xiàn)閉鎖。

此外對(duì)于附加的或供選擇聯(lián)鎖的規(guī)定，應(yīng)遵照供需雙方的協(xié)議，供方應(yīng)提供所有必要的聯(lián)鎖性能與作用的資料。

5.5 接地要求

(1) 主回路接地

為了保證維修工作的安全，主回路應(yīng)能接地。另外，在外殼打開以后的維修期間，應(yīng)能將主回路連接到接地極。

(2) 外殼接地

外殼應(yīng)能接地。凡不屬于主回路或輔助回路的預(yù)定要接地的所有金屬部分都應(yīng)接地。外殼、框架等件的相互電氣連接應(yīng)采用緊固連接(如螺栓連接或焊接)，以保證電氣上連通。

5.6 壓力釋放裝置要求

(1) 壓力釋放裝置的兩種形式

以開啟壓力和閉合壓力表示其特征的壓力釋放閥；不能再閉合的壓力釋放裝置，如防爆片。

(2) 限制最大充氣壓力和壓力釋放閥

在外殼和壓縮氣體源固定連接時(shí)，如不能依靠所使用的壓力調(diào)節(jié)裝置來防止過壓力，應(yīng)裝設(shè)足夠尺寸的壓力釋放閥，以防止外殼內(nèi)壓力超過設(shè)計(jì)壓力的110%。當(dāng)外殼和氣源不是固定連接時(shí)，應(yīng)在充氣管路上裝設(shè)壓力釋放閥，以防外殼 充氣時(shí)氣壓超過設(shè)計(jì)壓力的110%。此閥亦可裝在外殼本體上。一旦壓力釋放閥動(dòng)作，在壓力降低到設(shè)計(jì)壓力的75%以前應(yīng)重新關(guān)閉。應(yīng)盡量使用具有溫度補(bǔ)償?shù)膲毫τ?jì)，否則要考慮到壓力與溫度的關(guān)系。

(3) 在內(nèi)部故障情況下限制壓力升高的壓力釋放裝置

由于內(nèi)部故障而產(chǎn)生電弧以后，損壞的外殼要更換，故壓力釋放裝置僅用于限制電弧對(duì)外部的影響。

注：1.當(dāng)內(nèi)部故障使外殼產(chǎn)生畸變時(shí)，應(yīng)檢查相鄰?fù)鈿さ淖冃危?.在采用防爆片來釋放壓力時(shí)，與外殼設(shè)計(jì)壓力的配合還應(yīng)考慮防止偶然爆破的可能性；3.如供方與需方達(dá)成協(xié)議，也可不裝壓力釋放裝置。

5.7 套管的要求

套管的額定絕緣水平應(yīng)遵照IEC137出版物《交流電壓高于1000V的套管》 的有關(guān)規(guī)定。爬電比距應(yīng)符合GB5582—85《高壓電力設(shè)備外絕緣污穢等級(jí)》的規(guī)定。

以上為在設(shè)計(jì)及制造充氣柜中應(yīng)重點(diǎn)考慮的地方，此外還應(yīng)考慮附件及其它因素。

來源：網(wǎng)絡(luò)

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